二维无碰撞离子引出过程的数值模拟

利用流体理论电子平衡模型，对二维不考虑带电粒子碰撞的激光分离同位素（ＡＶＬＩＳ）离子引出过程进行了数值模拟，包括对不同收集方式进行了模拟和对比，研究了离子引出过程中的物理机理及物理量的空间分布特点，表明等离子体电位略高于阳极电位，并在离子引出过程中基本保持不变；电子温度越高等离子体电位越高，离子引出时间越短；对称收集方式的离子引出时间短且离子逃逸量也少。     

考虑电荷交换的RF共振离子引出方法的模拟

为较全面地了解 RF(radio frequency)共振离子引出方法的特性 ,使之更好地用于原子蒸气激光同位素分离(AVL IS) ,用 PIC- MCC方法对其进行了模拟。等离子体中带电粒子在电磁场中的运动用 PIC方法模拟 ,而各粒子间的碰撞用 Monte Carlo方法来模拟 ,碰撞类型主要考虑对目标同位素离子损失影响最大的电荷交换。模拟得出了离子引出时间和碰撞损失率与引出系统的各种参数之间的依赖关系。结果表明 ,为使目标同位素离子快速而低损耗地引出 ,应该采用较大的 RF共振电压幅度和较小的极板间距 ,并且采取措施增加电子温度 ;对于原子蒸气的密度的大小 ,则应在分离产率和碰撞损失率之间权衡。     

考虑碰撞的j×B方法离子引出的数值模拟

原子蒸气激光分离同位素 (AVL IS)离子引出有许多种方法 ,j× B驱动方法是一种新方法。研究该方法考虑离子碰撞时的物理模型 ,并用二维流体理论电子平衡模型对j× B驱动方法进行数值收集模拟 ,与不考虑碰撞时的结果进行比较。模拟结果表明 ,该引出方法中的碰撞效应不可忽略。模拟了电子温度 ,初始原子密度和驱动线电流变化率对离子引出时间和碰撞损失率的影响 ,并与平行板电场法和改进 M型电极法进行了比较 :j× B驱动电极法在引出时间上要比改进 M型电极法和平行板电极法要短得多 ,但碰撞损失率略大。总体上 j× B驱动方法有自己明显的优势     

AVLIS离子引出j×B驱动法数值模拟

原子蒸气激光分离同位素 (AVL IS)离子引出有许多种方法 ,j× B驱动方法是一种新方法。研究了该方法的物理模型 ,并用数值计算方法进行了二维离子收集模拟 ,给出了各个参数对收集时间的影响。由模拟结果可知 :该引出方法比传统电场法引出的等离子体密度高 1～ 2个数量级 ,原子密度越小引出时间越短 ,电子温度越高引出时间越长 ,电极板电流线密度变化率越大引出时间越短 ,原子初速度对引出时间影响与初始参数有关     

射频离子推力器束流特性数值模拟

为了分析射频离子推力器束流特性,基于二维流体模型对自研的11 cm射频离子推力器开展放电室等离子体数值模拟,获得给定电气参数下离子密度、电子温度等关键参数的分布特性;研究了等离子体参数和束流大小与射频功率间的函数关系;以等离子体参数和栅极参数为输入,基于离子光学系统模型获得不同工况下的单孔离子引出轨迹.研究结果显示:离子密度和电子温度分别沿放电室径向逐渐减小和增大,有利于获得更好的束流均匀性及更大的束流;束流大小与射频功率呈线性正相关关系,有利于实现束流连续精确可调;屏栅上游鞘层的形成与离子密度、离子种类、栅极电压组合相关,综合考虑以上因素获得最佳束流聚焦和引出特性.     

串镜热垒中冷电子对穿行离子的阻滞作用

在串镜热垒装置的设计中，捕获粒子流的计算是一个重要的问题．计算捕获粒子流需要考虑穿行离子所受到的阻滞作用。它来自两个方面，离子与离子的库仑碰撞对穿行离子的阻滞作用和热垒中冷电子对穿行离子的阻滞作用。从作用的特征时间入手，比较了不同情况下两种阻滞作用的相对重要性。结论是：在一般的串镜热垒装置的真空条件（１０－３～１０－４Ｐａ）下，对于温度相当低的那部分冷电子而言，它对穿行离子的阴滞作用与离子的阻滞作用相比是同等重要的。     

Sc~（18＋）电子碰撞激发截面和速率系数

在Ｚ标度类氢模型下，用Ｃｏｕｌｏｍｂ－Ｂｏｒｎ交换近似计算“水窗”波段Ｓｃ￣（１８＋）离子精细结构能级的电子碰撞激发截面和速率系数，计算过程中对有效核电荷的计算作了修改，使其更有效地反映碰撞过程中电子的关联和相对论效应。     

Ca,Ti,Cu,Ge,Mo和Ag原子的K壳层电离截面的理论计算

利用修改后的MBELL模型,研究K壳层的相对论效应和离子效应对快电子离子碰撞电离K壳层产生截面的影响;在BELL模型中,引入相对论效应和离子效应,基于相对论效应的K壳层电子离子碰撞电离截面的理论,计算Ca,Ti,Cu,Ge,Mo和Ag的K壳层电子碰撞电离截面。研究结果表明:考虑到相对论效应和离子效应后,修改后的MBELL的K壳层产生截面的结果明显优于BELL的计算结果和其他半经验公式的计算结果,其计算结果可用来模拟K壳层激光等离子体的超热电子能谱和产额,且可为一些电子仪器的制造提供精确的碰撞电离参数。     

类锂离子C~（3＋）的电子碰撞电离

采用扭曲库仑波函数描述碰撞电子，用Ｒ－矩阵密耦波函数处理被电离电子与剩余离子构成的系统初末态，在库仑－玻恩各级近似下计算类理离子Ｃ￣（３＋）的电子碰撞电离截面及相应速率系数。所得结果与Ｊａｋｕｂｏｗｉｃｚ的结果相一致。     

18Ar^q＋（q=1,2）与H和He碰撞的电荷剥离截面

采用二体碰撞近似和托马斯费米近似计算了多电荷离 子１８ Ａｒｑ＋ （ ｑ ＝ １ ,２） 与中性原子 Ｈ 和 Ｈｅ 碰撞的电荷剥离截面以及离子势函数和电子动量分布．计算结果与文献［５］ 中数据符合得较好．所用的计算公式和计算程序可以计算任何一个多电荷离子 Ａｑ＋ 与 Ｈ 和 Ｈｅ 碰撞的电荷剥离截面,因而具有一定的普遍意义     

An interpretation of density holes observed by Cluster and Double Star in solar wind

To interpret density holes in the solar wind,which are nonlinear structures observed by Cluster and Double Star,we propose an electrostatic ion fluid model.We derive the Sagdeev potential from the magnetohydrodynamic(MHD)equations and study the characteristics of nonlinear structures in our model.The results show that density depletions(or holes)can develop from linear ion acoustic waves or ion cyclotron waves in space plasmas when parameters such as Mach number,initial electric field and ratio of ion to electron temperature satisfy certain conditions.In our model,the relative density depletion(or density holes)is from 0 to 1, and the time duration of density holes is from 2 s to more than 98 s.These are in good agreement with the observations by Cluster and Double Star in the solar wind.Our model also shows that the density holes should be accompanied by bipolar electric field solitary structures,which have also been observed by Cluster in the solar wind.     

A simulation study of ionization depletion in the auroral ionosphericF-region caused by strong convection electric field

THe effects of strong convection electric field on the electron density in the auroral ionosphericF-region have been simulated numerically by means of a physical model. It is found that an enhancement of electric field directed west-northward in post-noon or west-southward in pre-noon results in an ionization depletion with its maximum at altitudes 40–50 km higher than that of theF ₂ peak. When the enhanced electric field lasts for 45 min and has a maximum about 32 mV/m, the resulted ionization depletions reach their maximum at the time just ∼10 min behind the time when the convection electric field and ion temperature enhancements reach their maximum. This is consistent well with EISCAT observations. The magnitudes of the percentage ionization depletions and their recovery time are dependent not only on the intensity of the electric field, but also on the diurnal variation phase of the background electron density. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (49674241, 40074039) and the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education in China Biography: Cai Hong-tao (1976-), male, Ph. D. candidate, research direction: polar ionospheric modeling.     

特高压输电导线直流电场下过冷雨滴碰撞系数

在早春或初冬,过冷雨滴撞击导线表面结冰、进而易于诱发导线舞动。对碰撞系数或导线覆冰的研究主要集中在风速、雨滴大小和导线直径等关键参数上,鲜见涉及电场作用的讨论。为了阐明直流电场对输电线路碰撞系数的影响,提出了雨滴质量流量的计算公式,并用Euler-Lagrange方法对雨滴撞击导线表面的过程进行了数值计算。利用Fluent软件分析了电场强度、雨滴电荷密度、导线截面形状、风速等对碰撞系数的影响。结果表明,碰撞系数随电场强度的增加而减小。当电场强度从0kV/cm增加到66.7kV/cm时,碰撞系数降低约33%。由于带电导线与雨滴之间会产生排斥作用,部分雨滴远离导线,导致碰撞系数降低。真实绞线在无电场作用下的碰撞系数略小于简化圆形截面的碰撞系数。在直流电场作用下,当风速达到8m/s时,导线的碰撞系数随风速的增大而减小。超过该阈值后,碰撞系数基本保持不变。     

外电场对双极荷电颗粒碰撞及凝聚的影响

为确定外电场对双极凝聚的影响,采用FORTRAN程序,通过计算得到颗粒在一定电流体场条件下的电荷分布统计规律,并考察外电场对双极荷电颗粒间的碰撞凝聚规律.计算结果表明,只有当荷电颗粒所受电场力与阻力的量级之比接近于1时,外电场才能起到增强双极凝聚效果的作用;在相同条件下,颗粒直径越大,外电场增强双极荷电颗粒的碰撞效果也越大.     

弱磁场中辉光放电等离子体参数诊断

利用静电探针对弱磁场中直流辉光放电等离子体参数进行了诊断,测量了等离子体的密度和温度．结果表明,离子密度随放电电流的增加而增加,随气压的升高而升高;电子温度随放电电流的增加而增加,随气压的升高而降低;在磁场中,离子密度随磁场的增强而增大,电子温度随磁场的增加而减小．实验结果与理论计算结果基本趋势相一致．     

Nonlinear dependence of anomalous resistivity on the reconnecting electric field in the Earth’s magnetotail

Based upon the observational data of the fast magnetic reconnection in the nearly collisionless magnetotail and the particle in cell (PIC)simulations on the electron acceleration in the reconnecting current sheet with guide magnetic field,we self consistently solved one dimension Vlasov equation with the magnetotail parameters and realistic mass ratio to explore the relationship between the anomalous resistivity and the induced electric field.As compared with theoretic formula for the current driven ion-acoustic and Buneman anomalous resistivity,the anomalous resistivity may result from the ion acoustic instability for small reconnecting electric field and the Buneman instability for large reconnecting electric field.The discrepancy between the theoretic results and numerical simulations may be caused by the high frequency instability that results from the deviation of electron distribution from Maxwellian one.These results are consistent with the early experimental results and favorable for the fast reconnection to take place.     

聚酯改性环氧复合体系的介电性能

用共混复合的方法,加入不同量的聚酯,对环氧树脂进行改性,所得到的聚酯改性环氧复合体系在常温下具有优良的介电性能,介电损耗为１０＾－３个数量级。研究了复合体系的组成、电场频率及测试温度与介电损耗的关系,通过聚酯加入量对介电常数及弹性模量的影响,指出介电损耗与聚酯的加入量有较大关系,在加入８￣１６ｇ聚酯的范围内出现峰值。介电损耗随电场频率的升高而下降,且随温度的变化比较复杂,在９０℃￣１５０℃范围内出     

正交设计法优化爬山虎根皮中白藜芦醇的浸提工艺

为了探索爬山虎根皮中白藜芦醇提取的最佳条件,以白藜芦醇浸提率为指标,在单因素试验的基础上,应用正交设计法优化爬山虎根皮中白藜芦醇的提取条件。结果表明：乙醇浓度、提取温度和提取时间对爬山虎根皮中白藜芦醇的提取效果有显著影响,且为非线性关系;最佳提取条件为乙醇浓度70%、提取温度60℃、提取时间48 h,料液比1 g/6 mL;在此条件下白藜芦醇的提取率为75 mg/kg。